[發明專利]一種Q235滲鋁鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201710972592.7
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107815630B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 葉喜蔥;曹如心;肖克強;林咸參
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: C23C2/12
• 分類號: C23C2/12;C23C2/02;C23C2/28;C23G1/19
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本發明公開了一種Q235滲鋁鋼的制備方法。具體是將鋼件進行機械和化學兩種結合的方法除銹，堿洗除油，表面助鍍，烘干，馬弗爐加熱鋁液，高頻感應浸滲鋁，將浸滲鋁的Q235鋼取出空冷后進行水冷，最后將水冷后的Q235鋼放入馬弗爐進行熱處理，熱處理溫度為750℃~850℃，爐冷，通過上述步驟即可得到Q235滲鋁鋼。本發明的產品由純鋁層、Fe?Al金屬間化合物層和基體組成，純鋁層在使用過程中，表面形成致密的氧化鋁層，具有耐腐蝕性，Fe?Al金屬間化合物層在15~30um之間。本發明制備的10mm厚Q235滲鋁鋼的抗拉強度在450MPa以上，屈服強度在252MPa以上，伸長率在26.5%以上，符合國標要求。

技術領域

本發明涉及一種Q235滲鋁鋼的制備方法。

背景技術

鋼鐵因其高強度、高韌性、容易加工、成本低而成為工業中用量最大的一類金屬材料，但其最大的缺點就是易銹蝕和磨損，往往因此造成巨大的經濟損失。因為腐蝕與磨損都始于鋼材表面，所以采用表面工程技術實施于材料表面改性已成為材料科學最活躍的前沿領域之一。

滲鋁鋼是將表面凈化的工件浸于熔融鋁或鋁合金中并保持一定時間，發生鋁液對鋼表面浸潤、鐵的溶解以及鐵原子與鋁原子的相互擴散和反應，從而形成Fe-Al金屬間化合物中間層，當工件從鋁液中提出時在此合金層的表面粘附一層鋁液或鋁合金液，在其冷卻凝固后便形成包括Fe-Al合金層和表面純鋁層或鋁合金層的鍍層，為了保證基體和鋁層之間的結合力，往往還需進行熱處理。傳統的熱浸滲鋁鋼熱浸溫度較低，一般在完全奧氏體化溫度以下，熱浸時間一般在3min以上（如Q235 鋼熱浸滲鋁層的組織分析和性能，南京化工大學學報，2000，22（6），10~13, 鋁液溫度750℃、熱浸時間5 min；熱浸滲鋁硅合金Q235 鋼的抗高溫腐蝕性能研究，化工機械，2004,14~16，鋁液溫度750℃、熱浸時間5 min），如果時間過短不能形成Fe-Al金屬間化合物層，鋁層不能和基體結合，容易發生剝離的現象，如果時間過長坩堝壽命大大縮短。在熱滲鋁過程中，滲鋁溫度較高（如CN105986222A,一種熱浸滲鋁工藝，滲鋁溫度選在AC3以上，溫度為950~1000℃），容易導致晶粒粗大，且由于Q235的珠光體含量較少，Fe-Al金屬間化合物以舌狀的形式向基體發展（圖1為傳統工藝Q235熱浸滲鋁組織圖，Q235 鋼熱浸滲鋁層的組織分析和性能，南京化工大學學報，2000，22（6），10~13），影響了基體的力學性能。本發明提供的一種Q235滲鋁鋼的制備方法，由于高頻感應的集膚作用，鋼件的表面快速升溫，達到完全奧氏體化溫度，而鋼件內部溫度幾乎不變，在表層浸鋁和滲鋁同時進行，由于表層已經達到完全奧氏體化溫度，鋁液向奧氏體基體中擴散鋁原子的速度提高，熱浸時間更短，可以控制在90~150s，在相同的鋁液溫度下，與傳統方法相比，坩堝的壽命可延長一倍以上，通過高頻感應滲鋁和后續的熱處理，可以保證Q235滲鋁鋼的力學性能。

發明內容

有鑒于以上技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種滲鋁工藝，該工藝可縮短浸鋁時間，提高工作效率，保證晶粒度，同時可確保Q235鋼材的抗拉強度、屈服強度和伸長率。

本發明的制備方法包含以下幾個步驟：

步驟一、除銹：將鋼件進行機械和化學兩種結合的方法除銹，先用砂紙將鋼件的表面較厚的銹層進行打磨，將打磨后的鋼件放在5%HCl溶液中浸泡2min，取出后用清水進行沖洗。

步驟二、堿洗除油：除油劑為20%NaOH + 2%十二烷基硫酸鈉 + 5%NaSiO₃ + 其余為水，加熱至80℃，浸泡時間為10~20min，取出后同樣用清水進行沖洗。

步驟三、表面助鍍：助鍍劑為（2~4%）Cr2O3 +(1~2%) KF +（1~2%）KBF4 +（1~2%）ZnCl2 + 其余為水，加熱至40℃，助鍍時間3~6min，取出后100℃下保溫1h，3h內進行浸滲。